2023届高考化学人教版一轮复习测评-(三十七)　分子结构与性质

分子结构与性质1．臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))和NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，NOx也可在其他条件下被还原为N2。(1)SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))中心原子轨道的杂化类型为________；NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的立体构型为________________(用文字描述)。(2)Fe2＋基态核外电子排布式为___________________________________________。(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝________。(5)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。【详解】(1)SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))中S原子的价层电子对数＝4＋eq\f(6＋2－2×4,2)＝4，因此S原子为sp3杂化。NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))中N原子的价层电子对数＝3＋eq\f(5＋1－2×3,2)＝3，因此N原子为sp2杂化，无孤电子对，因此立体构型为平面(正)三角形。(2)Fe原子核外有26个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去两个电子后，Fe2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。(3)因为是阴离子，因此在周期表中可将一个O原子左移一个位置变为N原子，即NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))为O3的等电子体。(4)N与N可形成三键，因此有1个σ键和2个π键，即两者数目比为1∶2。(5)[Fe(NO)(H2O)5]2＋中有5个H2O和1个NO，题给图示中缺少1个H2O和1个NO，O和N提供孤电子对，根据题给图示结构可补填缺少的H2O和NO配体。【答案】(1)sp3平面(正)三角形(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6(3)NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))(4)1∶2(5)2．(1)(2020·全国Ⅰ卷)磷酸根离子的立体构型为________，其中P的价层电子对数为________、杂化轨道类型为________。(2)(2020·全国Ⅱ卷)有机碱CH3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(3))中，N原子的杂化轨道类型是________。CaTiO3的组成元素的电负性大小顺序是____________。(3)(2020·全国Ⅲ卷)NH3BH3分子中，N—B化学键称为________键，其电子对由________提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3＋6H2O=3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋B3Oeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(6))＋9H2↑B3Oeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(6))的结构为eq\a\vs4\al()。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由________变为________。【详解】(1)POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))的中心原子P的价层电子对数为4，孤电子对数为0，中心原子P为sp3杂化，故POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))的立体构型为正四面体。(2)CH3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(3))中N原子与2个H原子、1个C原子形成三个共价键，与H＋形成一个配位键，故N原子的杂化轨道类型为sp3。O为非金属元素，其电负性在三种元素中最大，Ca和Ti同为第四周期元素，金属性Ca大于Ti，故电负性大小顺序为O>Ti>Ca。(3)NH3BH3中N有孤电子对，B有空轨道，N和B形成配位键，电子对由N提供。NH3BH3中B形成四个σ键，为sp3杂化，B3Oeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(6))中B形成3个σ键，为sp2杂化。【答案】(1)正四面体4sp3(2)sp3O>Ti>Ca(3)配位Nsp3sp23．微量元素硼对植物生长及人体健康有着十分重要的作用，也广泛应用于新型材料的制备。(1)基态硼原子的价层电子轨道表示式是__________________________。(2)B的简单氢化物BH3不能游离存在，常倾向于形成较稳定的B2H6或与其他分子结合。①B2H6分子结构如图，则B原子的杂化方式为________。②氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一，分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是________，写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子：________(填化学式)。(3)以硼酸(H3BO3)为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂。BHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))的键角是________，立体构型为__________。(4)Cu2＋处于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则有2种结构，则Cu2＋是否为sp3杂化________(填“是”或“否”)，理由为_______________。【详解】(1)硼为第5号元素，其价层电子轨道表示式为。(2)①由题图可以看出，每个B结合4个H，B上不存在孤电子对，所以B的价层电子对数为4，采用sp3杂化。②NH3BH3中N提供孤电子对，B提供空轨道，从而形成配位键；利用价电子转移的方法，将N上的价电子转移给B原子，可以得出与NH3BH3互为等电子体的分子有C2H6等。(3)BHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))的成键电子对数为4，孤电子对数为0，故其立体构型为正四面体形，键角为109°28′。(4)Cu2＋处于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则有2种结构，说明[Cu(NH3)4]2＋应为平面正方形，由此判断Cu2＋不为sp3杂化，理由：若是sp3杂化，[Cu(NH3)4]2＋的立体构型为正四面体形，将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则只有1种结构。【答案】(1)(2)①sp3杂化②NC2H6(其他合理答案也可)(3)109°28′正四面体形(4)否若是sp3杂化，[Cu(NH3)4]2＋的立体构型为正四面体形，将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则只有1种结构4．(1)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是________、________。乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是________________________________________________________________________，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是________(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。(2)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体构型为________，其沸点比NH3的________(填“高”或“低”)，其判断理由是___________________________________。(3)①SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的立体构型为__________(用文字描述)；Cu2＋与OH－反应能生成[Cu(OH)4]2－，[Cu(OH)4]2－中的配位原子为________(填元素符号)。②抗坏血酸的分子结构如图所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为________；推测抗坏血酸在水中的溶解性：______(填“难溶于水”或“易溶于水”)。(4)MnCl2可与NH3反应生成[Mn(NH3)6]Cl2，新生成的化学键为________键。NH3分子的立体构型为________，其中N原子的杂化轨道类型为________。【详解】(1)乙二胺分子中，N、C原子价层电子对数均为4，均采用sp3方式杂化。乙二胺中氮原子有孤电子对，Mg2＋、Cu2＋存在空轨道，两者易形成配位键。由于半径：Cu2＋＞Mg2＋，Cu2＋的配位数比Mg2＋大，故乙二胺与Cu2＋形成的配合物更稳定。(2)AsH3和NH3互为等电子体，NH3为三角锥形，因此AsH3也为三角锥形。因为NH3分子间存在氢键，所以AsH3的沸点比NH3低。(3)①SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))中的S原子价层电子对数＝4＋eq\f(1,2)(6＋2－4×2)＝4，因此为sp3杂化，立体构型为正四面体。Cu2＋有空轨道，OH－中的O有孤电子对，因此两者可形成配位键，即配位原子为O。②碳碳双键和碳氧双键中的碳原子可形成3个σ键，这三个碳原子的轨道杂化类型为sp2，其他的碳原子形成的是4个σ键，这些碳原子的轨道杂化类型为sp3。由抗坏血酸分子的结构简式可知，该分子中碳原子个数较少，但含有4个羟基，而羟基为亲水基团，因此抗坏血酸易溶于水。(4)MnCl2中含有离子键，NH3中含有共价键，反应生成[Mn(NH3)6]Cl2，含有离子键、共价键和配位键，故新生成的化学键为配位键；NH3分子中N原子的价层电子对数＝3＋eq\f(5－3×1,2)＝4，有一对孤电子对，其立体构型为三角锥形，杂化类型为sp3。【答案】(1)sp3sp3乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键Cu2＋(2)三角锥形低NH3分子间存在氢键(3)①正四面体O②sp3、sp2易溶于水(4)配位三角锥形sp35.(2021·济南高三模拟)据《科技日报》报道，英国华威大学和我国中山大学的一项国际合作研究表明，癌细胞可以被金属铱靶向破坏。铱(Ir)属于铂系金属，铂系金属包括钌(Ru)、锇(Os)、铑(Rh)、铱(Ir)、钯(Pd)、铂(Pt)六种金属。其中铑、铱、钯、铂在周期表中的相对位置如图所示。CoNiRhPdIrPt回答下列问题：(1)基态铱原子的价层电子排布式为_______________________________________。(2)实验室常用氯化钯(PdCl2)溶液检验CO，发生反应为PdCl2＋CO＋H2O=Pd↓＋CO2＋2HCl。①在标准状况下，VLCO2含π键数目为________(NA表示阿伏加德罗常数的值)。②HCl分子中σ键类型是________(填字母)。A．s­s B．s­pC．s­sp2 D．s­sp3(3)实验证明，PtCl2(NH3)2的结构有两种：A呈棕黄色，有极性，有抗癌活性，在水中的溶解度为0.258g，水解后能与草酸(HOOC—COOH)反应生成Pt(C2O4)(NH3)2；B呈淡黄色，无极性，无抗癌活性，在水中的溶解度为0.037g，水解后不能与草酸反应。①PtCl2(NH3)2的立体构型是________(填“四面体形”或“平面四边形”)。②画出A的结构图示：____________________________________________________。③C2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))中碳原子的杂化类型是________，提供孤电子对的原子是________(填元素符号)。【详解】(1)根据钴原子的价层电子排布式可推出铱原子的价层电子排布式：3d74s2→5d76s2。(3)①如果PtCl2(NH3)2是四面体形结构，类似甲烷的立体构型，只有一种结构，与题意不符。②A具有极性，在水中的溶解度比B的大，说明A分子中2个NH3位于邻位，B分子中2个NH3位于对位。③C2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))中碳原子形成碳氧双键，碳原子的杂化类型为sp2杂化；C2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))中碳原子没有孤电子对，2个氧原子提供2对孤电子对。【答案】(1)5d76s2(2)①eq\f(VNA,11.2)②B(3)①平面四边形②③sp2O6．Fe、C、N、O、H可以组成多种物质。回答下列问题。(1)配合物Fe(CO)5会使合成氨等生产过程中的催化剂中毒。CO分子中σ键与π键数目之比为________。(2)(CN)2分子中所有原子最外层都满足8电子，请写出其结构式：________。(CN)2分子为________(填“极性”或“非极性”)分子。(3)H3O＋中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角________(填“大”或“小”)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)血红素分子结构如图所示。①血红素分子间存在的作用力有________(填名称)。②血红素分子中C原子的杂化方式为________，N原子的杂化方式为________。③与Fe通过配位键结合的氮原子的编号是________。【详解】(1)由N2的结构式类推CO中C、O之间为三键，含有1个σ键、2个π键。(2)(CN)2的结构式为N≡C—C≡N，为直线形分子，属于非极性分子。(3)H2O中O原子有2对孤电子对，而H3O＋中O原子只有1对孤电子对，排斥力较小，故H3O＋中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大。(4)①血红素分子间存在范德华力，血红素分子中存在羧基，能形成氢键。②血红素分子中形成4个单键的C为sp3杂化，形成2个单键和1个双键的C为sp2杂化；形成3个单键的N为sp3杂化，形成2个单键和1个双键的N为sp2杂化。③2、4号N原子形成3个单键，达到8电子稳定结构，而1、3号N形成2个单键、1个双键，其中与Fe相连的单键为配位键。【答案】(1)1∶2(2)N≡C—C≡N非极性(3)大H2O中O原子有2对孤电子对，而H3O＋中O原子只有1对孤电子对，排斥力较小(4)①范德华力、氢键②sp2、sp3sp2、sp3③1和37．等电子体的结构相似、物理性质相近，称为等电子原理。如N2和CO为等电子体。下表为部分元素等电子体分类、立体构型表。等电子体类型代表物质立体构型四原子24电子等电子体SO3平面三角形四原子26电子等电子体SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))三角锥形五原子32电子等电子体CCl4正四面体形六原子40电子等电子体PCl5三角双锥形七原子48电子等电子体SF6正八面体形试回答：(1)写出下面物质分子或离子的立体构型：BrOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))________，COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))________，ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))________。(2)由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子为________。(3)SF6的立体构型如图1所示，请再按照图1的表示方法在图2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键。【详解】解决本题的关键是互为等电子体的物质结构相似、物理性质相似。(1)BrOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))为四原子26电子等电子体，所以其结构与SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))一样为三角锥形；COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))为四原子24电子等电子体，与SO3的结构相同，为平面三角形；同理可知ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))为正四面体形。(2)F2为双原子14电子等电子体，所以由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))。(3)SF6为七原子48电子等电子体，立体构型为正八面体形，如图1；OSF4为六原子40电子等电子体，其立体构型为三角双锥形。【答案】(1)三角锥形平面三角形正四面体形(2)Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))(3)8．(2022·滨州模拟)(1)配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3mol、2mol、1mol和1mol。①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。CoCl3·6NH3(黄色)________，CoCl3·4NH3(紫色)________；②后两种物质组成相同而颜色不同的原因是________________________；③上述配合物中，中心离子的配位数都是________，写出中心离子的电子排布式________。(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成红色。该反应在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN=Fe(SCN)3＋3KCl表示。经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以其他个数比配合。请按要求填空：①Fe3＋与SCN－反应时，Fe3＋提供____________，SCN－提供____________，二者通过配位键结合；②所得Fe3＋与SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子显红色。含该离子的配合物的化学式是________________；